适用于高侧开关的的反向电池保护

在汽车应用中，电池反极性是一种非常非常常见的错误。所谓的反极性，其实就是电池的正负极接反。在维修或者由于电池触点松动而重新连接电池时，这种情况很容易发生。这种错误能在短时间内对电子电路造成灾难性的破坏。

损坏的主要原因是不受控制的反向电流流过高侧开关和MCU的端口的ESD保护电路（或者过压保护电路）。

反极性保护就是要限制反向电流甚至完全阻断反向电流。

反向电流的路径	应对措施
反向电流通过高侧开关的GND注入	高侧开关的GND上加 diode+ResResistor网络
反向电流通过MCU的PIN注入高侧开关	在MCU和高侧开关互连的所有PIN之间串接限流电阻
反向电流通过负载注入高侧开关	输出端加阻塞二极管或者阻塞网络

1、GND上加Diode+Resistor网络

电池正接时，正向电流可以绕过电阻RGND而通过二极管到地。电池反接时，电阻RGND可以把反向电流限制在安全的范围内。

IGND = VBATT / RGND

最大IGND通过查询高侧开关的数据手册获得，依次来计算RGND的最小值，同时RGND还有功率要求：

PRGND = VBAT*VBAT / RGND

电池反接时，反向电流如下：

注意：该Diode+Resistor 限制不了通过负载的反向电流。

2、MCU串限流电阻

MCU的PIN上通常都有对地二极管（防ESD、防过压（正压or反压）），在电池反接时，这个二极管会成为反向电流的路径。

此外，大多数MCU的GPIO引脚具有推挽操作，这意味着它们具有拉起FET下拉FET以实现高或低信号输出。这也是反向背景下的一个问题因为下拉FET的主体二极管将传导电流。

图中RPROT即为串接的限流电阻。其电阻值计算方法是：

IPROT=(VBATT-VF_MCU-VESD_HSS) / RPROT

3、阻塞二极管或者阻塞网络

阻塞二极管在正常工作时，有压降，且有较大的耗散功率，应用时这两点要特别注意，如果不可接受，建议采用MOSFET等元件构建理想二极管防反电路。

参考资料：

TI: Reverse Battery Protection for High Side Switches